Derajat Keasaman dan kebasaan (pH dan pOH) Berdasarkan teori asam basa Arhenius, suatu larutan dapat bersifat asam, basa atau netral tergantung pada konsentrasi ion H+ atau ion OH– dalam larutan tersebut. Larutan akan bersifat asam apabila konsentrasi H+ lebih dominan dari konsentrasi ion-ion yang lain, larutan bersifat basa jika konsentrasi ion OH– lebih dominan dari konsentrasi ion yang lainnya dan suatu larutan memiliki sifat netral jika konsentrasi H+ dan konsentrasi OH– dalam larutan sama banyak. Konsentrasi ion H+ dan ion OH– umumnya dalam sauatu larutan sangat keci. Untuk menghindari penggunaan bilangan yang sangat kecil digunakan skala pH atau derajat keasaman untuk menyatakan konsentrasi ion H+ dan OH– dalam larutan. Harga pH berkisar antara 0 sampai 14. Skala pH (pH = potenz Hydrogen) dikenalkan oleh Sorensen ahli kimia Denmark pada tahun 1909. pH menyatakan konsentrasi H+ yang ada di dalam larutan, yang dirumuskan sebagai berikut: 𝐩𝐇 = 𝐥𝐨𝐠
𝟏 𝐚𝐭𝐚𝐮 𝐩𝐇 = − 𝐥𝐨𝐠 𝐇 + [𝐇+ ]
Sesuai dengan cara di atas, maka banyaknya OH– dalam suatu larutan dapat diukur 𝐩𝐎𝐇 = 𝐥𝐨𝐠
𝟏 𝐚𝐭𝐚𝐮 𝐩𝐎𝐇 = − 𝐥𝐨𝐠 [𝐎𝐇‾] [𝐎𝐇‾]
mengingat pada suhu 25 °C, Kw = [H+][OH–] dan harga Kw =1,0 x 10-14 maka pada suhu 25 °C pKw = 14. pKw = pH + pOH – log Kw = - log [H+] + - log [OH–] – log 10-14 = - log [H+] + [OH–] 14 = pH + pOH atau pH = 14 – pOH atau pOH = 14 – pH
Seperti yang telah disinggung suatu larutan bersifat netral bila jumlah H+ dan OH– yang sama. Air murni pada suhu 25 °C [H+] = [OH-] = 1,0 x 10-7, maka pH atau pOH = - log 10-7 = 7 – log 1,0 = 7 Karena konsentrasi H+ dan OH– yang sama air dikatakan bersifat netral dan memiliki pH = 7. Secara ringkas keasaman atau kebasaan suatu larutan dapat dinyatakan sebagai berikut.
Jika pH 7 larutan bersifat netral
Jika pH lebih kecil dari 7 lartuan bersifat asam
Jika pH lebih besar dari 7 larutan bersifat basa
Harga pOH hanya ada dalam hitungan, jarang orang menyebut harga pOH dibanding pH meskipun larutan tersebut bersifat basa. Hubungan antara [H3O+], [OH–]. pH dan pOH untuk larutan asam, basa dan netral pada suhu 25 °C, dapat diringkas seperti yang tertera pada Tabel. Larutan
[H+]
[OH–]
pH
pOH
Asam
> 10-7
< 10-7
<7
>7
Netral
= 10–7
= 10–7
=7
=7
Basa
< 10–7
> 10–7
>7
<7
Di dalam laboratorium, selain dengan cara menghitung konsentrasi H+, pH suatu larutan dapat ditentukan secara langsung menggunakan pH meter dan indikator universal. Indikator universal menyerupai kertas lakmus tetapi perubahan warna yang terjadi dapat dicocokkan dengan pita warna yang tertera pada kotaknya, sehingga pH larutan yang diukur langsung diketahui.
Menentukan pH Larutan Menentukan pH Asam dan Basa Kuat Untuk asam dan basa kuat, dalam air akan terionisasi sempurna menjadi ion-ionya sehingga α = 1. Jika diketahui konsentrasinya, pH suatu larutan asam atau basa kuat dapat ditentukan.
Contoh Hitunglah pH dari larutan 0,05 M H2SO4? Jawab persamaan reaksi: H2SO4 2H+ + SO4Dari persamaan reaksi [H+] = 2 x [H2SO4]
pH = -log [H+]
[H+] = 2 x 0,05
pH = -log 10-1
[H+] = 0,1 M = 10-1
pH = 1
Contoh soal Hitunglah pH dari larutan 5,0.10-4 M NaOH?
Jawab Larutan NaOH merupakan elektrolit kuat atau basa kuat, maka dalam air dianggap terionisasi sempurna (α = 1). NaOH Na+ 5,0.10-4 M
+
5,0.10-4 M
OH‾ 5,0.10-4 M
Cara 1
Cara II
Kw = [H+] [OH-]
pOH = - log [OH‾]
H+ =
Kw 1,0 . 10−14 = = 2,0 . 10−11 M [OH −] 5,0 . 10−4
= - log 5,0.10-14 = 14 - log 5
pH = – log H + = – log 2,0 . 10
= 3,30 −11
pH + pOH = 14
= 11 − log 2,0 = 10,70
pH = 14 – pOH = 14 – 3,30 = 10,70
Contoh Bila suatu larutan memiliki pH= 3, 80. Hitunglah konsentrasi ion H+ dan ion OH- dalam larutan? Jawab Cara 1
Cara 2
Menentukan konsentrasi H
+
pH = 3,80
Menentukan konsentrasi OHpH = 3,80
+
pH = - log [H ]
pOH = 14 – pH
3,80 = - log [H ]
pOH = 14 – 3,80 = 10,20
log [H+] = -3,80
pOH = -log [OH-]
log [H+] = log 10-3,80
10,20 = -log [OH-]
[H+] = 10-3,80
log [OH-] = -10,20
atau [H+] = 10-pH = 10-3,80 = 1,6 x 10-4 M
log [OH-] = log 10-10,20
+
atau OH‾ = 10−pOH = 10−10,20 Menentukan konsentrasi OH-
= 6,3 x 10−11 M
Kw = [H+] [OH‾] OH‾ = =
Kw [H +]
1,0 x 10−14 = 6,3 x 10−11 M 1,6 x 10−4
Menentukan konsentrasi H+ Kw = [H+] [OH‾] 1,0 x 10−14 = H + x 6,3 x 10−11 M H+ =
1,0 x 10−14 = 1,6 x 10−4 M 6,3 x 10−11
Contoh Suatu larutan asam asetat mempunyai 0,1 M mempunyai mempunyai pH = 2,88. Hitunglah harga Ka. Jawab CH3COOH Ka =
=
H+ + CH3COO-
[H +][CH3 COO−] [CH3 COOH]
pH = 2,88 [H+] = 10-2,88 = 1,3 x 10-3 M [H+] = [CH3COO-] = 1,3 x 10-3 M Dalam keadaan setimbang akan diperoleh [H+] = [CH3COO-] = 1,3 x 10-3 M [CH3COO-] =
Menentukan pH asam dan bassa lemah Untuk asam dan basa lemah, dalam air hanya sebagian yang terionisasi menjadi ion-ionya sehingga α ≠ 1. Untuk menentukan pH asam dan basa lemah dapat digunakan persamaan ionisasi untuk asam dan basa lemah monovalen, yakni H+ =
Ka . HA
atau
[H + ] = Ka . Ca
dan OH‾ =
Kb . [LOH] atau OH‾ = Kb . Cb
Contoh Tentukan pH larutan CH3COOH 0,1M? Jika diketahui Ka.CH3COOH = 1,8 x 10-5? Jawab Persamaan reaksi:
CH3COO-
CH3COOH Mula-mula
0,1 mol
terurai
0,1α mol/L
sisa
= (0,1-0,1α) mol/L
+
-
H+ -
0,1α mol/L
0,1α mol/L
= 0,1 (1-α) mol/L
Ka =
[CH3 COO−][H +] [CH3 COOH]
Cara I
Cara II
1,8 x 10−5 =
0,1α x 0,1α 0,1 1– α
Ca = [CH3COOH] = 0,1 M = 10-1 H + = Ka . Ca
Karena asam lemah maka 1-α dianggap =1 karena nilai α sangat kecil 1,8 𝑥 10−5 =
=
1,8 x 10−5 x 10−1 = 1,34 x 10−3
pH = − log[H+]
0,1𝛼 𝑥 0,1𝛼 0,1
= −log1,34 x 10−3
0,1α2 = 1,8 x 10−5
= 3– log 1,34
α2 = 1,8 x 10−4
= 3– 0,127 = 2,873
−2
α = 1,34 x 10
maka H+ = 0,1α = 0,1 x 1,34 x 10−2 = 1,34 x 10−3 pH = − log[H+] = −log1,34 x 10−3 = 3– log 1,34 = 2,873
Contoh Berapa pH larutan amonia 0,1 M jika diketahui Kb.NH3 = 1,8 x 10-5? Jawab NH3(g) + H2O(l)
NH4+(aq)
mula-mula
0,1 mol/L
-
-
bereaksi
0,1α mol/L
0,1α mol/L
0,1α mol/L
sisa
0,1 (1-α) mol/L
0,1α mol/L
0,1α mol/L
Kb =
NH4+ OH − NH3
+
OH-(aq)
1,8 x 10−5 =
0,1α x 0,1α 0,1 (1– α)
Cara I
Cara II
Karena basa lemah maka 1-α dianggap =1 karena nilai α sangat kecil.
Cb = [NH3] = 0,1 M = 10-1 M
1,8 x 10
−5
0,1α x 0,1α = 0,1
OH‾ = Kb . Cb =
1,8 x10−7 x10−1
0,1α2 = 1,8 x 10−5
OH- = 1,34 x 10-3
α2 = 1,8 x10−4
pOH = -log [OH-]
α = 1,34 x 10−2
= -log 1,34 x 10-3
Maka, [OH-] = 0,1α
= 3 – log 1,34
= 0,1 x 1,34 x 10-2 = 1,34 x 10-3
pOH = 2,8729
pOH = - log 1,34 x 10-3
pH = 14-pOH
pOH = 3 – log 1,34
pH = 14 – 2,8729
pOH = 3 - 0,1271 = 2,8729
pH = 11,1271
pH = 14-pOH = 14 – 2,8729 = 11,1271
